DE2800219A1

DE2800219A1 - Generator zum erzeugen eines katalysators fuer ein bindemittel sowie ein verfahren zum erzeugen und anwenden eines solchen katalysators

Info

Publication number: DE2800219A1
Application number: DE19782800219
Authority: DE
Inventors: Michael Jamieson Folkes
Original assignee: Stone Wallwork Ltd
Current assignee: Stone Wallwork Ltd
Priority date: 1977-01-07
Filing date: 1978-01-04
Publication date: 1978-07-13
Also published as: SE7800069L; NL7714480A; DK6978A; FR2376696A1; IT1090392B; BE862562A; ES465809A1

Description

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PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 NÜRNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-6 TELEFON 09 11/203727 TELEX 06/23135

Nürnberg, 03. 01. 1978 120/62

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Generator zum Erzeugen eines Katalysators für ein Bindemittel sowie ein Verfahren zum Erzeugen und Anwenden eines solchen Katalysators

Die Erfindung betrifft einen Generator zum Erzeugen eines dampf- oder gasförmigen Reagens oder Katalysators für ein aushärtbares organisches Bindemittel sowie ein Verfahren zum Erzeugen und Anwenden eines solchen Reagens oder Katalysators .

Bei dem auszuhärtenden organischen Bindemittel ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, an ein Bindemittel für Material zur Formung von Gießform-Kernen bzw. von Gießformen gedacht.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen von GMerei-Sandfarmen und -Kernen wird das Aushärten eines organischen Bindemittels durch die Verwendung eines tertiären Amines als Katalysator beschleunigt.

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Bisher wurde flüssiges Amin mittels einer Dosierpumpe in einen Verdunster überführt, wobei die eingeführte Menge proportional der Menge des auszuhärtenden Bindemittels sein muß. Diese Dosierung muß genau erfolgen und das Gewicht des Bindemittels dafür vorher bekannt sein.

Darüber hinaus erforderten die Verdunster und deren angeschlossene Rohrleitungen für die Verbindung zur Gießform bzw. zum Kernform-Kasten die Zufuhr von Hitze aus einer externen Wärmequelle, um eine Kondensation des Amin darin zu verhindern.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß ein höherer übergabedruck eine höhere Temperatur bedingt, wenn im Rohrleitungssystem eine Kondensation sicher vermieden sein soll, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Generator und ein Verfahren eingangs genannter Art zu schaffen, das ohne die Erfordernisse genauer Dosierung des flüssigen Amines und der Erhitzung des Verdunsters und seiner anschließenden Übergaberohre auskommt, wenn einmal vom Sonderfall außergewöhnlich tiefer Umgebungstemperaturen abgesehen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Generator der eingangs genannten Art im wesentlichen gelöst durch einen Behälter für das Reagens oder den Katalysator in flüssigem Aggregatzustand und eine Unterdruckeinrichtung an dem Behälter zur Erzeugung eines Druckes im Behälter, der unter-

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halb Dampfdruckes des Reagens oder Katalysators liegt.

Durch diese Lösung wird die Verdampfung des Katalysators oder sonstigen Reagens beschleunigt, und die Übergabe in den Form-Kasten wird ohne das Erfordernis der Katalysator-Dosierung selbsttätig dadurch beendet, daß ein Druckausgleich mit atmosphärischem Umgebungsdruck stattgefunden hat, wobei für diese Unterdruck-Dampfübergabe keinerlei Wärmezufuhr an den Übergabe-Rohren erforderlich ist. Es wird also bevorzugt bei Drucken gearbeitet, die nicht oberhalb atmosphärischen Umgebungsdruckes liegen.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lösung anwendbar, wenn als Reagens oder Katalysator ein Amin-Reagens oder -Katalysator für ein organisches Bindemittel für Gießformmaterial oder Kernmaterial gegeben ist, dessen Aushärtung beschleunigt werden soll. Die erfindungsgemäße Lösung kann aber auch bei anderen Materialien als Reagens oder Katalysator Anwendung finden, bei denen eine Beschleunigung der Verdunstung, oder eine hohe Beschleunigungsgeschwindigkeit, wünschenswert ist.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gas-Generators kann vorgesehen sein,das verdunstete, flüchtige Reagens, also den Katalysator, mittels Luft oder eines anderen geeigneten, verfügbaren Trägergases, das unter niedrigem Druck steht, zu transportieren, wodurch eine Kondensation des dampfförmigen Reagens oder Katalysators im Bereiche des Generators oder seiner Abgabeöffnung unterbunden wird.

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Zum Füllen eines Kern-Kastens oder dergleichen dauert die Verdunstung der flüchtigen Bestandteile des Reagens oder Katalysators über eine hinreichend lange Zeitspanne an, nämlich bis der Druck im Inneren des zunächst evakuierten Kastens wieder auf atmosphärischen Umgebungsdruck angestiegen ist. Diese Zeitspanne, und damit auch die verdampfte Menge des Katalysators, ist dem Volumen an Gießmaterial bzw. Formmaterial im Kasten proportional. Eine Dosierpumpe ist deshalb nicht erforderlich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispieles für eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in vereinfachter apparativer Darstellung, teilweise im Schnitt, einen Generator zum Erzeugen und Verwenden eines gasförmigen Katalysators für ein aushärtbares organisches Bindemittel.

In diesem Beispiel ist das verdampfbare flüssige Reagens, also der Katalysator, ein tertiäres Amin, das die bekannte Eigenschaft aufweist, das Aushärten eines organischen Bindemittels für Sand, wie er bei der Herstellung von Gieß-Formen und -Kernen benutzt wird, zu beschleunigen. Das flüssige Amin 1 ist in einem Verdampfungs-Behälter 2 enthalten, worin es eine freie Oberfläche 1 aufweist. Unterhalb dieser Oberfläche 1 endet der Auslaß 3 einer Rohrleitung 3, die an eine Trägergas-Quelle für beispielsweise Luft oder ein anderes herkömmliches Trägergas wie etwa Kohlendioxid oder Stickstoff

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angeschlossen ist und ein verschließbares Strömungs-Regulierventil 4 aufweist. Der Auslaß 3 ist mit einem gasdurchlässigen, porösen Stopfen oder einer entsprechenden Membran 13 abgedeckt.

über ein verschließbares Ventil 5 ist der obere Teil des Behälters 2 mit einem Behältnis, im dargestellten bevorzugten Beispielsfalle mit einem Kern- oder Gießform-Kasten 6, über eine Leitung 7 verbunden. Eine Zweigleitung 8 mit einem verschließbaren Ventil 8 ist an eine Reinigungsgas-Quelle angeschlossen, wobei gewöhnlich Luft als Reinigungsgas Anwendung findet.

Der Form- oder Kern-Kasten 6 weist in bekannter Weise eine Füllöffnung 9 auf, durch die er mit Gießschmelze oder mit Kernform-Material gefüllt werden kann und die

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durch einen Verschluß 9 dicht verschlossen werden kann.

Der Kasten 6 ist ferner mit einer Zufuhreinrichtung 6 für den Eintritt von Dampf aus dem Verdampfungs-Behälter 2 bzw. von Reinigungsgas aus der Zweigleitung 8 ausgestattet, worauf nachstehend noch im einzelnen eingegangen wird, und mit einer Entlüftungseinrichtung 11 in Form von öffnungen,

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die inline η Sammler 11 münden. Dieser Sammler 11 ist über ein verschließbares Ventil 12 an die Saugseite einer Pumpe angeschlossen.

Die Funktion dieser Anordnung ist folgende:

Nachdem der Kasten 6 mit Gieß- bzw. Kernform-Material gefüllt ist und nachdem die Ventile 5 und 8 geschlossen sind, wird die Füllöffnung 9 hermetisch verschlossen und die Luft,

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die in den Poren und sonstigen Zwischenräumen im Material im Kasten 6 enthalten ist, mittels der Pumpe über den Sammler 11 und das geöffnete Ventil 12 abgesaugt, wodurch der Druck innerhalb des Kastens 6 verringert wird. Bei einem vorgegebenen Unterdruck-Wert innerhalb des Kastens 6, der unterhalb des Dampf- oder Verdunstungsdruckes des Katalysators bei Umgebungstemperatur liegt, wird das Ventil 5 geöffnet. Dieser Unterdruck wird bevorzugt derart vorgegeben, daß der Druck im angeschlossenen System des Behälters 2 und Kastens 6 dann immer noch unter dem Dampfdruck liegt. Das Ventil 12 ist dann geschlossen.

Der Innenraum des Behälters 2, der das flüssige Amin enthält, wird dadurch dem niedrigen Druck im Kasten 6 ausgesetzt, und das Trägergas kann über die Rohrleitung in den Behälter 2 einströmen, wobei über die Öffnung des Strömungs-Regulierventiles 4 die eintretende Strömungsmenge beeinflußt werden kann. Der niedrige Druck in dem Behälter 2 leitet die Verdampfung des Amin 1 an seiner freien Oberfläche 1 und an der Grenzfläche einer jeden Gasblase, die aus dem eingetauchten Auslaß 3 der Rohrleitung 3 austritt, ein. Der poröse Verschluß-Stopfen, bzw. die hier vorgesehene Membrane 13, dient dabei dazu, die Gasblasen-Oberflächen und damit die Verdampfungsgeschwindigkeit zu vergrößern.

Das verdampfte Amin, gemischt mit dem Trägergas, wird in den Kasten 6 hineingesaugt, und zwar mit abklingendem Durchsatz, wobei diese Strömung beendet ist, wenn der Druck im Kasten 6 atmosphärischen Umgebungsdruck erreicht

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hat. Jetzt ist auch die beschleunigte Verdampfung des flüssigen Amin 1 im Behälter 2 beendet. Die Verdampfungs-Dauer des Amin 1 ist also dem aufgefüllten Volumen im Kasten 6 proportional, so daß das System als selbstdosierende Anordnung arbeitet. Die Aushärtung der Materialmasse im Kasten 6 ist dann abgeschlossen.

Das Ventil 5 wird daraufhin wieder geschlossen, und die Ventile 8 und 12 werden geöffnet. Dadurch wird Reinigungsgas durch die ausgehärtete Materialmasse im Kasten 6 von der Pumpe 10 hindurch angesaugt* Der Druck des Reinigungsgas-Stromes wird vorzugsweise so eingestellt, daß er geringfügig unter dem Dampfdruck des Amin bei Umgebungstemperatur liegt, so daß das Amin im dampfförmigen&ggregatzustand abgezogen wird, nicht im flüssigen, wie es herkömmlicherweise beim Reinigen unter höherem Druck der Fall ist.

Das daraufhin aus dem Kasten 6 entnommene Formstück, etwa der ausgehärtete Kern, enthält keine Restbestandteile an flüssigem Amin mehr und braucht deshalb entgegen dem bisherigen Erfordernis nun nicht mehr anschließend in einer geeignet entlüfteten Umgebung gehalten zu werden, bis Restbestandteile von Amin sich auf natürliche Weise verflüchtigt haben.

Der erfindungsgemäße Generator kann auch ohne Verwendung eines Trägergases Anwendung finden. In diesem Falle erfolgt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ohne daß

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zu irgendeinem VerfahrensStadium das Regulierventil 4 geöffnet wird; für diesen Anwendungsfall braucht der Behälter 2 nicht an eine Rohrleitung 3 mit Auslaß 3 , Membran 13 und Regulierventil 4 angeschlossen zu sein. Jedenfalls wird dann Amin-Dampf allein, also ohne durch ein Trägergas verdünnt zu sein, in den Kasten 6 eingeführt. Das kann insbesondere bei Kernen großen Volumens von Vorteil sein, während andererseits die eingangs beschriebene Verwendung eines Trägergases in der Regel bei Kernen kleinen Volumens vorteilhaft ist.

Die Erfindung ist also nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie Teil- und ünterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

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Claims

280021a PATENTANWÄLTE DiPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWE1NZER DIPL-ING. DR. M. RAU D-8500 NORNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-6 TELEFON 0911 /203727 TELEX 06/23135 Nürnberg, 03. 01. 1978 120/62 A_n_s_2_r_ü_c_h_e

1. Generator zum Erzeugen eines dampf- oder gasförmigen Reagens oder Katalysators für ein aushärtbares organisches Bindemittel, gekennzeichnet durch einen Behälter (2) für das Reagens oder den Katalysator in flüssigem Aggregatzustand und eine unterdruckeinrichtung an dem Behälter (2) zur Erzeugung eines Druckes im Behälter (2), der unterhalb des Dampfdruckes des Reagens oder Katalysators liegt.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagens oder der Katalysator ein Amin-Reagens oder -Katalysator für ein organisches Bindemittel für Gießformoder Kern-Materialien ist.

3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) eine Zuführung (Auslaß 3 ) für ein unter niedrigem Druck stehendes Trägergas und eine Abgabeöffnung für das Trägergas mit dem verdunsteten Reagens oder Katalysator aufweist.

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4. Generator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigungsgas-Quelle an die Abgabeöffnung angeschlossen und eine Ventilanordnung (Ventile 5-8 - 12) vorgesehen ist, über die Reagens bzw. Katalysator in Dampfform und danach Reinigungsgas in ein Behältnis, insbesondere in einen Formoder Kern-Kasten (6) einführbar ist, in welchem das Reagens oder der Katalysator auf das Bindemittel trifft.

5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

das Reinigungsgas unter einem Druck in das Behältnis (Kasten 10) einführbar ist, der unterhalb des Dampfdruckes des Reagens oder Katalysators liegt.

6. Verfahren zum Erzeugen und Anwenden von dampf- oder gasförmigem Reagens oder Katalysator für einen aushärtbaren organischen Binder, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagens oder der Katalysator, in flüssigem Aggregatzustand, in einem Behälter einem Druck unterhalb seines Dampfdruckes ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Anwendung des Dampfes zum Beschleunigen des Aushärtens eines organischen Bindemittels im Material zur Ausbildung von Gießform-Kernen oder von Gießformen.

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